AKDEMIA GÓRNICZO - HUTNICZA

WYDZIAŁ WIERTNICTWA NAFTY i GAZU

SPECJALNOŚĆ:

Inżynieria Gazownicza

ĆWICZENIA LABORATORYJNE Z GEOTECHNIKI

DARIUSZ CHARKIEL

1. Stopień zagęszczenia
   :

Dane:

- wysokość cylindra
- wewnętrzna średnica cylindra
- waga pustego cylindra
- waga cylindra z piaskiem
- gęstość właściwa szkieletu gruntowego
- gęstość objętościowa gruntu
- zmniejszenie wysokości próbki po zagęszczeniu
- objętość cylindra
- zmniejszenie się objętości próbki po zagęszczeniu

Gęstość nasypowa szkieletu gruntowego przy najluźniejszym ułożeniu ziarn i cząstek:

Wskaźnik porowatości gruntu luźno usypanego:

Gęstość nasypowa szkieletu gruntowego przy najgęstszym ułożeniu ziarn i cząstek:

Wskaźnik porowatości gruntu maksymalnie zagęszczonego:

Wskaźnik porowatości gruntu w stanie naturalnym:

Stopień zagęszczenia gruntu:

Zgodnie z podziałem gruntów niespoistych na stany zagęszczenia grunt jest w stanie średnio zagęszczonym, ponieważ
.

2. Krzywa uziarnienia

Próbka: 250g kruszywa

3. Ustalanie stanu gruntu

1. Granica plastyczności (
   )

gdzie:

- wilgotność granicy plastyczności (%),

- masa naczynia z gruntem wilgotnym (g),

- masa naczynia z gruntem suchym (g),

- masa naczynia pustego (g).

Dane:

- masa naczynia pustego
- masa naczynia z gruntem wilgotnym
- masa naczynia z gruntem suchym

Wartość granicy plastyczności:

2. Granica płynności - metoda Casagrande (
   )

gdzie:

- wilgotność gruntu przy której bruzda w miseczce aparatu Casagrande'a zeszły się na długości 1cm i wysokości 1mm przy N liczby uderzeń

gdzie:

- masa naczynia z gruntem wilgotnym (g),

- masa naczynia z gruntem suchym (g),

- masa naczynia pustego (g).

Dane:

- masa naczynia pustego
- masa naczynia z gruntem wilgotnym
- masa naczynia z gruntem suchym
- liczba uderzeń

Wilgotność gruntu:

Granica płynności:

c) wilgotność naturalna (
)

Stan gruntu:

stan twardoplastyczny

stan plastyczny

stan miękkoplastyczny

stan płynny

Wskaźnik plastyczności
:

Stan badanego gruntu:

stan twardoplastyczny

stan plastyczny

stan miękkoplastyczny

stan płynny

Skały gipsowe- właściwości i zastosowanie

Nazwa pochodzi od gr. gypsos (łac.gypsum) oznaczającego czynność gipsowania, a także kredę lub cement. Należy do minerałów pospolitych,
szeroko rozpowszechnionych

Gipsem nazywamy zarówno minerał jak i skałę zbudowaną głównie z tego minerału. Minerał ten to dwuwodny siarczan wapnia( CaSO₄+H₂O) krystalizujący najczęściej w postaci słupkowych, bezbarwnych, przezroczystych kryształów lub tworzący ich grubo-tabliczkowe zrosty. Często gips występuje w formie zbliźniaczonych kryształów tworząc tzw. jaskółcze ogony.
Odznacza się wyjątkową różnorodnością postaci (znanych około 70).
Jest plastyczny, miękki, nieco giętki, przezroczysty. Można go łatwo kroić, dobrze rozpuszcza się w gorącej wodzie. Często zawiera inkluzje różnych minerałów, substancji bitumicznych lub węglistych. Niekiedy wykazuje luminescencję - żółtą lub zieloną. Występuje w skupieniach zbitych, ziarnistych, grubokrystalicznych łuskowych, rozetowych, włóknistych i proszkowych

Gips, jako skała, oprócz głównego składnika jakim jest minerał gips, zawiera domieszki innych minerałów, np: anhydrytu, węglanów oraz domieszki materiału skalnego tj. wapieni, iłów, mułów.
Gipsem nazywany jest również produkt przemysłowy powstały z wypalenia skały gipsowej. Jest to tzw. gips półwodny lub gips palony. Duże, bezbarwne kryształy gipsu nazwano selenitem, włóknistą odmianę gipsu tworzącą żyły - satynem lub szpakiem gipsowym a jasny, drobnoziarnisty gips - alabastrem. Ciekawą własnością minerału gipsu, mającą swe praktyczne zastosowanie jest łatwość tracenia cząsteczek wody związanych z cząsteczką siarczanu wapnia przy jego ogrzaniu z jednoczesną łatwością odwracalności tego procesu

Krystalizacji gipsu z roztworu towarzyszy ciekawe zjawisko fizyko - chemiczne.
W mułach i iłach współczesnych lagun z wody wytrącają się kryształki gipsu. Początkowo są one chaotycznie zorientowane. W miarę dalszej krystalizacji kryształki te swymi dłuższymi osiami ustawiają się pionowo. Tworzy się jako produkt odparowania wód słonych jezior lub mórz poniżej 42°C.

Gipsy powstają również jako produkt wykwitów pustynnych w suchych strefach klimatycznych. Również tu powstają interesujące formy np.: róże piasku" zwane inaczej różami pustyni. Są to przerastające się soczewkowate kryształy gipsu, zrośnięte w fantazyjne formy, często przypominające kwiat róży. Formy te tworzą się w osadach mułów, iłów i piasków słonych lagun i osadów pustynnych.

Występowanie

Jest to minerał bardzo pospolity. Skały gipsowe tworzące duże pokłady występują w południowej i południowo - wschodniej Polsce. W dolinie Nidy znajdują się największe kopalnie i zakłady przetwórcze. Duże pokłady skał gipsowo - anhydrytowych eksploatowane są w ok. Niwnic na Dolnym Śląsku. Skały te są również charakterystyczne dla tzw. wysadów solnych występujących na Niżu Polskim. Piękne okazy szczotek kryształów gipsu pochodzą z kopalni miedzi Zagłębia Lubińskiego, współtworząc tu wtórną mineralizację.
Domieszki i naloty związków Fe i Cu powodują, że tutejsze szczotki kryształów gipsu zabarwione są na różne odcienie zieleni i brązu, czerwieni. Są tu kryształy brunatne aż do czerni. Występują tu również idealnie bezbarwne pięknie wykształcone kryształy o dużej ilości ścian, dochodzące do kilkudziesięciu cm długości. Na skutek wewnętrznego odbicia światła kryształy te świecą niemal diamentowym blaskiem. Innym rejonem występowania pięknych okazów mineralogicznych gipsu były kopalnie soli k. Inowrocławia. Tu szczotki wydłużonych kryształów gipsu, zabarwionych na różne odcienie czerwieni i brązu często obrośnięte były bezbarwnymi sześciennymi kryształkami halitu, czyli soli kamiennej.
Inne miejsca występowania gipsu: Kanada - Nowy Brunszwik, Nowa Szkocja, USA - Kolorado, Utah, Michigan, Nowy Meksyk, Kalifornia, Teksas. Meksyk, Chile, Rosja, Francja, Włochy, Niemcy, Hiszpania, Czechy.

Zastosowanie:

Gips ma różnorodne zastosowanie. Już w starożytnym Egipcie wypalano gips
i stosowano go w budownictwie (zaprawa hydrauliczna, która twardnieje pod wpływem wody). W tej dziedzinie gospodarki ma największe zastosowanie. Poza tym stosuje się go w służbie zdrowia (do sporządzania bandaży chirurgicznych i usztywniania złamanych kości), ceramice i hutnictwie. Służy do produkcji kwasu siarkowego i nawozów sztucznych.

Gips w budownictwie

Przed użyciem kamień gipsowy należy wypalić w temperaturze 150-190°C. Otrzymany produkt to przede wszystkim tzw. gips półwodny (CaSO₄×0,5H₂O), resztę tworzy gips bezwodny - anhydryt (CaSO₄) i zanieczyszczenia ze złoża. Produkt wypalania w zmielonej postaci to gips budowlany. W zależności
od zawartości składu i sposobu produkcji otrzуmuјe się odmiany gipsu, różniące się właściwościami, z których najczęściej spotyka się: gips budowlany, (zwуkłу), gips szpachlowy (gips wolniej wiążący)i gips tynkarski. W praktyce różnią się między sobą przede wszystkim czasem wiązania i stopniem zmielenia.
Wiązanie gipsu polega ռa jego ponownym połączeniu się z wodą i przejściu
w gips dwuwodny (uwodniony siarczan wapnia).

Jakość wyrobu zależy od dokładności wymieszania z wodą (bez grudek i wtłoczonego powietrza) i ilości dodanej wody (woda niezwiązana chemicznie wуparowuјe pozostawiając po sobie puste pory). Proces wiązania to reakcja egzotermiczna (ilość wydzielanego ciepła - ok. 30 kcal/kg) oraz gips zwiększa swoją objętość o ok. 1%. Po zakończeniu wiązania następuje okres twardnienia. Gips uzуskuјe pełną wуtrzуmałość po wyschnięciu. Jest materiałem chłonącym wilgoć i rozpuszczaјącуm się w wodzie (2,4 g/l). Pod wpływem wilgoci wуtrzуmałość mechaniczna gipsu spada, dlatego należy go stosować w miejscach suchych. Zastosowanie gipsu w budownictwie:
- ozdobne detale architektoniczne, stiuk i sztukateria , posągi
- płуtу na ścianki działowe, płуtу gipsowo-kartonowe
- posadzki pod wykładziny podłogowe
- formу do odlewów
- drobne naprawy tynku


Inne zastosowanie gipsu:
• ładnie wykształcone kryształy są cenione i poszukiwane przez kolekcjonerów (największe osiągają wielkość kilku metrów),
• jest powszechnie stosowany w budownictwie m in. jako materiał wiążący (spoiwo mineralne),
• używany jako surowiec rzeźbiarski,
• w modelarstwie,
• w stomatologii i chirurgii,
• w sztukatorstwie,
• jako alabaster stosowany jest do produkcji elementów dekoracyjnych.

Właściwości fizyko chemiczne gipsu.

CECHY FIZYCZNE MINERAŁÓW: (barwa, rysa, przezroczystość, połysk, twardość, łupliwość, przełam, pokrój, postać skupienia)

BARWA MINERAŁU - to wynik selektywnej absorpcji światła.
Wyróżnia się: :

• minerały barwne - posiadające stałą barwę np. malachit - zielony, grafit - czarny.

• minerały bezbarwne - są przezroczyste, nie mają zabarwienia np. kryształ górski (odmiana kwarcu).

• minerały zabarwione - w stanie czystym są bezbarwne. Często jednak zawierają domieszki, które nadają im zabarwienie np. odmiany kwarcu: ametyst (fioletowy), cytryn (żółty), krwawnik

(czerwony), morion(czarny).

RYSA - barwa sproszkowanego minerału. Za pomocą rysy można odróżnić minerał barwny od minerału zabarwionego.
Minerał barwny posiada zawsze rysę barwną. Przy czym barwa rysy nie zawsze jest taka sama jak barwa minerału barwnego np. piryt (mosiężnożółty) - rysa czarna, hematyt (czarny) - rysa wiśniowa). Minerał bezbarwny posiada rysę białą. Minerał zabarwiony posiada rysę białą lub szarą.

PRZEZROCZYSTOŚĆ - jest to zdolność minerału do przepuszczania promieni świetlnych. W zależności od stopnia przepuszczania światła wyróżnia się następujące grupy minerałów:

• Minerały przezroczyste - nie stanowią przeszkody w odczytywaniu pisma (minerały bezbarwne)

• Minerały półprzeźroczyste - przez płytkę minerału widać niewyraźne zarysy przedmiotów (np. chalcedon)

• Minerały przeświecające - przez płytkę minerału widać jedynie światło (np. ortoklaz)

• Minerały nieprzezroczyste - nawet w najcieńszych płytkach nie przepuszczają światła (np. piryt, galena).

POŁYSK - jest to zjawiska wywołane odbiciem fal świetlnych od powierzchni minerału. Połysk może być różny na różnych powierzchniach tego samego minerału (np. na ścianach kryształu, na powierzchni przełamu).

Wyróżnia się następujące rodzaje połysku:

• szklisty- powierzchnia minerału przypomina powierzchnie szkła (np. kwarc na ścianach kryształu)

• tłusty- przypomina wygląd natłuszczonej powierzchni (np. kwarc na powierzchni przełamu)

• perłowy - podobny do połysku wewnętrznej części skorupy mięczaków (np. muskowit)

• Jedwabisty - charakterystyczny dla minerałów o pokroju włóknistym (np. gips włóknisty)

• Metaliczny - charakterystyczny dla minerałów kruszcowych (np. złoto rodzime, piryt, galena)

• Półmetaliczny - słabszy od połysku metalicznego, charakterystyczny dla niektórych kruszców (np. magnetyt)

• Diamentowy - charakterystyczny dla minerałów przezroczystych i półprzeźroczystych (np. diament, sfaleryt)

• Matowy - określenie oznaczające brak połysku

TWARDOŚĆ - jest to opór, jaki stawia minerał rysującemu go ostrzu. Twardość minerału określa się porównując ją do twardości minerałów tworzących skalę Mohsa, czyli szereg składający się z dziesięciu minerałów uporządkowanych według wzrastającej twardości.
SKALA MOHSA:
1.talk - można zarysować paznokciem
2. gips
3. kalcyt
4. fluoryt - można zarysować stalowym ostrzem
5. apatyt
6. ortoklaz (skaleń) - można zarysować szkłem
7. kwarc - rysuje szkło
8. topaz
9. korund przecina szkło
10. diament

ŁUPLIWOŚĆ - jest to zdolność minerału do pękania i oddzielania się wzdłuż tzw. płaszczyzn łupliwości, pod wpływem uderzenia, nacisku lub gwałtownej zmiany temperatury. W zależności od łatwości pękania minerału oraz stopnia prawidłowości powierzchni występuje łupliwość:

• doskonała - typowa dla minerałów o pokroju płytkowym, które mają zdolność dzielenia się na cienkie blaszki

• bardzo dobra - minerał oddziela się na fragmenty ograniczone gładkimi powierzchniami,

• wyraźna (średnia) - płaszczyzny łupliwości są widoczne, lecz nie wszystkie są gładkie

• niewyraźna - płaszczyzny łupliwości są mało widoczne i nie przy każdym uderzeniu minerału

W zależności od liczby kierunków, w jakich minerały wykazują łupliwość występuje łupliwość jedno- bądź wielokierunkowa (dwu -, trój -, cztero -, sześciokierunkowa).

PRZEŁAM - występuje wtedy, gdy minerał pod wpływem uderzenia rozpada się wzdłuż nierównych, przypadkowych powierzchni. Przełam jest typowy dla minerałów nieposiadających łupliwości a występuje też w minerałach o łupliwości jedno lub dwukierunkowej. W zależności od wyglądu powierzchni wyróżnia się następujące typy przełamu:

• Muszlowy

• Zadziorowaty

• Haczykowaty

• Nierówny

• Równy

• Ziemisty

POKRÓJ - jest to kształt kryształu. Wyróżnia się następujące pokroje:

• Izometryczny

• Słupowy

• Płytkowy

POSTAĆ SKUPIENIA - to wygląd zbiorowiska wielu kryształów lub form utworzonych przez bezpostaciowe substancje mineralne. Najczęściej spotykanymi postaciami skupienia są:

• Szczotki krystaliczne

• Geody

• Skupienia ziarniste

• Skupienia naciekowe
  

Najistotniejsze cechy które obrazują minerał gipsu to :

gips ; CaSO₄ 2H₂O -uwodniony siarczan wapnia

• Twardość

• twardość 1,5-2

• Barwa

• bezbarwny, biały lub szary

• Połysk

• połysk szklisty, perłowy

• Łupliwość

• łupliwość doskonała

Występuje w postaci zbitej - alabaster

---